雙光柵X射線譜儀的設(shè)計(jì)、研制與應(yīng)用研究.pdf

1、在慣性約束聚變（ICF）中，通過對(duì)軟X射線譜的精確測(cè)量，可以獲得激光與等離子體相互作用的原理機(jī)制以及電子溫度、離子溫度等等離子體參數(shù)條件。由于透射光柵譜儀在測(cè)譜過程中具有較高的譜分辨率，較寬的能譜測(cè)量范圍，較高的衍射效率，儀器操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于慣性約束聚變軟 X射線譜的診斷試驗(yàn)中。
　　在使用透射光柵譜儀測(cè)量能譜過程中，由于記錄介質(zhì)和儀器長(zhǎng)度的限制，使得測(cè)譜范圍和所測(cè)譜分辨存在著相互制約的矛盾。當(dāng)譜儀長(zhǎng)度固定時(shí)，使用低線

2、對(duì)密度光柵可獲得較寬范圍的測(cè)量光譜，但是會(huì)降低所測(cè)光譜的分辨率；使用高線對(duì)密度光柵可獲得較高的譜分辨率，但是由于條紋相機(jī)光陰極長(zhǎng)度的限制，又會(huì)降低所測(cè)得的光譜范圍。
　　為了解決光柵譜儀中譜分辨和測(cè)譜范圍相互制約的這一矛盾，本工作設(shè)計(jì)了一種新型透射光柵譜儀，即錯(cuò)位雙光柵譜儀。該譜儀在保證所測(cè)譜范圍的基礎(chǔ)上，可提高譜儀的分辨率，同時(shí)可耦合時(shí)間分辨設(shè)備（條紋相機(jī)），可獲得具有0.1~5keV測(cè)量范圍的X射線時(shí)間分辨譜。
　　錯(cuò)位

3、雙光柵譜儀采用雙光柵色散元件結(jié)構(gòu)，即在同一塊光柵元件上，分別采用兩塊不同線對(duì)密度的光柵（2000和5000線對(duì)/毫米）錯(cuò)位排布。通過理論計(jì)算，2000線對(duì)/毫米光柵用于測(cè)量0.1~1.09keV軟X射線譜，其譜分辨率為0.11nm；5000線對(duì)/毫米光柵用于測(cè)量1.09~5keV的X射線譜，其譜分辨率為0.05nm。通過設(shè)計(jì)的新型結(jié)構(gòu)的光陰極狹縫，可將兩段不同能段的光譜在條紋相機(jī)上拼接到一塊，那么就可得到一條高分辨率、寬波長(zhǎng)的X射線譜。

4、
　　為了得到兩個(gè)不同線對(duì)密度光柵的絕對(duì)衍射效率值，在北京同步輻射裝置上，利用能點(diǎn)為200~1600eV的軟X射線源，對(duì)所設(shè)計(jì)的錯(cuò)位雙光柵色散元件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。通過標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，得到了該光柵的各級(jí)衍射能譜圖和衍射強(qiáng)度，分析了光柵的性能。將光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)與嚴(yán)格耦合波理論相結(jié)合，計(jì)算了光柵的各級(jí)絕對(duì)衍射效率值，為光柵譜儀的解譜提供依據(jù)。
　　為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的錯(cuò)位雙光柵譜儀的可行性，在北京同步輻射實(shí)驗(yàn)室采用單色能點(diǎn)照射雙光柵，得到了錯(cuò)位